小缫丝上油红外干燥装置及其工艺研究

叶艳丽, 黄思思, 江文斌,, 吕汪洋, 谢乃钧

(1.浙江理工大学 纺织科学与工程学院(国际丝绸学院),杭州 310018; 2.纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室,杭州 310018;3.广西靖西鑫晟茧丝绸科技有限公司,广西 百色 533826)

丝胶的存在使丝条的柔软度下降,纤维表面的摩擦阻力增加[3],导致在络筒、织造等加工工序中易产生断头。为了满足生产要求,通常在织造之前,需要利用助剂对绞装生丝进行泡丝处理,软化丝胶,以改善其柔软爽滑的手感、提高丝织性能[4-5]。

图1 上油装置结构示意Fig.1 Structure diagram of oiling device

图2 红外干燥装置结构Fig.2 Structure of infrared drying device

2.1 试样制备

2.1.1 红外干燥装置实验样丝制备

2.1.2 缫丝上油装置实验样丝制备

2.2 实验方法

本实验中均采用单因素的实验方法,并通过单因素方差分析和独立样本t检验,分析缫丝红外干燥装置的红外灯管分布状态、红外干燥设定温度和缫丝上油装置的滚筒转向、转速的各项技术参数对丝条的显著性影响,确定最佳的工艺参数。然后将该装置最佳工艺条件下制得的筒装丝与传统工艺制得的筒装丝进行性能对比,同时通过独立样本t检验,验证其用于缩短制丝流程的可行性。

2.2.1 红外干燥装置实验

图3 红外加热管不同分布状态Fig.3 Distribution of different positions of infrared heating tubes

2.2.2 缫丝上油装置实验

2.3 生丝性能测试与结构表征

(1)

式中:W为回潮率,%;G为含水试样质量,g;G0为干燥试样质量,g。

2.3.2 生丝力学性能测试

将试样在温度为(20±2) ℃、湿度为(60±5)%的恒温恒湿平衡箱中平衡12 h以上,按照GB/T 1798—2008《生丝试验方法》,采用XL-2型自动纱线强度拉伸张力测试仪(常州纺织仪器厂)对生丝的断裂强度、断裂伸长率进行测试。测试条件:夹距500 mm,拉伸速度500 mm/min,预加生丝张力(0.05±0.01) cN/dtex,有效拉伸试样30个,取平均值。

2.3.3 生丝抱合性能测试

将试样在温度为(20±2) ℃、湿度为(60±5)%的恒温恒湿平衡箱中平衡12 h以上,按照GB/T 1798—2008《生丝试验方法》,采用Y731D型抱合机(常州纺织仪器厂)对生丝的抱合性能进行检测。在摩擦速度130次/min的条件下摩擦丝条,直至丝条出现6 mm及以上的开裂,记录摩擦次数,有效试样20个,取平均值。

2.3.4 生丝表面形态观察

取一段生丝用导电胶固定在样品台上,镀金处理后采用ULTRA55型扫描电子显微镜(德国蔡司公司),在加速电压3 kV、放大倍数1 000倍的条件下进行生丝表面形态的观察。

3.1 红外干燥装置工艺参数确定

3.1.1 红外灯管分布状态的确定

图4 红外灯管分布状态对丝片回潮率的影响Fig.4 Effects of the different positions of infrared lamp tubeson the moisture regain rate of raw silk

3.1.2 红外干燥设定温度的确定

图5 红外干燥温度对丝片回潮率的影响Fig.5 Effects of infrared drying temperature on themoisture regain rate of raw silk

3.2 缫丝上油装置工艺参数确定

3.2.1 缫丝上油滚筒转向的确定

表1 上油滚筒转向对生丝物理性能的影响Tab.1 Effects of oiling roller steering on physicalproperties of raw silk

3.2.2 缫丝上油滚筒转速的确定

图6 上油滚筒转速对络丝断头的影响Fig.6 Effects of oiling roller speed on raw silk fracture

表2 上油滚筒转速对生丝力学性能的影响Tab.2 Effects of oiling roller speed on mechanicalproperties of raw silk

抱合是评价生丝内茧丝与茧丝之间黏附能力强弱的一个重要指标,是生丝检验中重要的辅助检验项目之一,抱合成绩的好坏会直接影响生丝的织造生产[17]。生丝的抱合性能通常通过生丝在摩擦过程中出现一定区域的丝条开裂时的摩擦次数进行表征,摩擦次数高代表构成生丝的各茧丝之间黏合紧密,在加工织造的过程中不易分裂,次数低则反之[18]。图7为上油滚筒转速对成筒生丝抱合性能的影响,通过分析可知生丝的抱合性能在不同的上油滚筒转速作用下有显著差异。当上油滚筒转速为5 r/min时,生丝的抱合性相对较小,在此速度下,助剂没有充分地与丝条内部接触,丝条内部抱合不紧密,当受到外力摩擦时容易发生分裂[19],这与生丝断裂强度的结果一致。当上油滚筒转速为15 r/min时,生丝的抱合性能较好。

图7 上油滚筒转速对成筒生丝抱合性能的影响Fig.7 Effects of oiling roller speed on cohesive performance of raw silk

3.3 本研究确选的最优工艺参数对生丝性能的影响

3.3.1 本研究确选的最优工艺参数对筒装丝物理性能的影响

表3 不同工艺对筒装丝物理性能的影响Tab.3 Effects of different processes on the physicalproperties of tube-spun silk

3.3.2 本研究确选的最优工艺对筒装丝表面形态的影响

为研究缫丝上油红外干燥装置对筒装丝的表面形貌的影响,采用扫描电子显微镜对两种不同制丝工艺所得筒装丝进行表面观察。由图8可见,在缫丝上油红外干燥装置的最佳技术参数下和传统工艺所得的两种筒装丝的表面形态基本相同,纵向比较平整,原纤束排列规则并由丝胶黏着在一起,没有明显差异。这是因为丝条经过该装置上油能使其表面附着助剂,形成薄膜,且丝胶得到一定的膨润,改善生丝的手感。传统工艺制得的生丝也需经过助剂浸泡加工,使水分和助剂渗入丝胶内部,改善生丝的柔软性。因此,两种方法制得的筒子丝表观形态没有明显的差异。

图8 生丝表观形貌Fig.8 Appearance morphology of raw silk

4 结 论

致谢:本研究由财政部和农业农村部“国家现代农业产业技术体系基金”资助。

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